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Die
Erfindung ist auf die Herstellung von Glasfadengranulat durch das
Umrühren
von Glasfäden
gerichtet. Die betreffenden Glasfäden sind für die Verstärkung von thermoplastischen
Materialien auf der Basis eines Polymers (üblicherweise als GFT, Abkürzung für "verstärkter Thermoplast", bezeichnet, englisch
abgekürzt
mit RTP für "reinforced thermoplastics") verwendbar. Die
entsprechenden Thermoplaste sind insbesondere Polyolefine wie Polyethylen
oder Polypropylen, Polyamide und Polybutylenterephthalat.
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Die
Herstellung von durch Kurzglasfäden
verstärkten
thermoplastischen Materialien erfolgt durch Mischen und Kneten eines
thermoplastischen Polymers und von Kurzglasfäden in einem Extruder. Diese
Herstellung wird bei einer Temperatur durchgeführt, die ausreicht, damit das
Polymer ausreichend fluid ist und die fertige verstärkte Thermoplastzusammensetzung
so homogen wie möglich
ist. Dabei drückt
sich das Vorhandensein von Fadenagglomeraten im Thermoplast im Allgemeinen
durch schwächere
mechanische Eigenschaften (insbesondere hinsichtlich der Stoßfestigkeit)
und/oder ein schlechteres Aussehen der Oberfläche aus.
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Ganz
allgemein erfüllt
der Extruder folgende Funktionen:
- – er filamentisiert
(das heißt
desagglomeriert) die Glasfadenagglomerate,
- – er
realisiert eine so homogen wie mögliche
Mischung der Glasfäden
in der thermoplastischen Matrix und
- – er
erwärmt
das Gemisch aus Glasfäden/Thermoplast
auf eine Temperatur von oberhalb der Erweichungstemperatur des Thermoplasts
und erzeugt anschließend
einen Strang aus dem Gemisch Glasfäden/Thermoplast, der zugeschnitten
werden kann, um in Granulat umgewandelt zu werden.
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Der
Kurzglasfaden (englisch "chopped
strand") liegt üblicherweise
in Form einer Vereinigung einer Vielzahl einzelner Filamente vor.
Diese Fäden
bilden ein integriertes Ganzes, das beispielsweise 10 bis 4000 Filamente
enthalten kann. Der Durchmesser der Filamente kann 5 bis 24 μm, beispielsweise
etwa 10 μm
oder etwa 14 μm,
betragen.
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Um
die Glasfäden
leichter handhaben zu können,
wird versucht, sie zu agglomerieren, beispielsweise zur Form von
Agglomeraten wie Granulat oder Tabletten. Solche Agglomerate sind
leichter zu handhaben und zu dosieren als herkömmliche Kurzfäden. Außerdem haben
diese Agglomerate eine höhere
Schüttdichte,
weshalb dieselbe Masse der Glasfäden
ein kleineres Volumen einnimmt, was ebenfalls für Lagerung, Transport und Handhabung
vorteilhaft ist. Diese durch das standardisierte Verfahren von ISO
15100 gemessene Dichte muss ausreichen, um wirtschaftliche Transportkosten
und eine leichte und zuverlässige
Dosierung am Extrudereingang zu erlauben. Dabei ist die in der vorliegenden
Patentanmeldung benutzte Bezeichnung Dichte die in der Norm ISO
15100 standardisierte Schüttdichte.
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Die
Agglomerate (erfindungsgemäß sind es
Körnchen)
aus Kurzglasfäden
müssen
ausreichend integer sein, damit sie während ihrer Verwendung nicht
beschädigt
werden. Die verschiedenen mechanischen Einwirkungen (Transport,
Auspacken, Fördern
und Dosieren) können
zur Bildung von "Feingut" führen, das
den Kurzfaden für
eine ordnungsgemäße Verwendung
ungeeignet macht. Andererseits darf diese Integrität nicht zu
groß sei,
da es erforderlich ist, dass sich die Öffnung der Agglomerate (das
heißt
ihre Vereinzelung zu einzelnen Filamenten) zum richtigen Zeitpunkt
und vollständig
durchführen
lässt,
wenn sie mit dem Thermoplastgranulat im Extruder vermischt werden.
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In
US 4 840 755 ist ein Vibrationsverfahren
für eine
geringe Verdichtung der Ausgangsfäden und ihre Umwandlung in
Stäbchen
beschrieben. Dabei ist die ankommende Breite der Stränge im Wesentlichen
dieselbe wie die Ausgangsbreite.
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WO 96/40595 (aus derselben
Patentfamilie wie
US 5 578 535 )
betrifft eine Zusammensetzung, die ein Granulat umfasst, das durch
Hydratisieren, um einen Wassergehalt von 11 bis 20 % zu erhalten,
anschließendes
mindestens drei Minuten langes Mischen der Fasern bis zur Bildung
des Granulats und danach Trocknen dieses Granulat hergestellt worden
ist. Das Dichteverhältnis
von Granulat/Ausgangsstränge
beträgt
etwa 1,2 bis 1,3.
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WO 98/43920 (aus derselben
Patentfamilie wie
US 5 868 982 und
US 5 945 134 ) betrifft ein
Verfahren zur Herstellung eines Granulats, das die aufeinanderfolgenden
Stufen Bilden von Fäden
("strands"), die eine Vielzahl
von Filamenten umfassen, Zerschneiden der Fäden, Aufbringen einer hydratisierenden
Lösung
auf die Fäden,
Dispergieren der hydratisierenden Lösung auf den Fäden durch
einen ersten Verwirbelungsvorgang in einem ersten Bereich einer
Vorrichtung bis zur Bildung des Granulats und Verdichten des Granulats, indem
es einem zweiten Verwirbelungsvorgang in einem zweiten Bereich unterworfen
wird, gegebenenfalls in ein und derselben Vorrichtung, umfasst.
Die so hergestellten Körnchen
sind zylindrisch und haben einen Durchmesser, der 20 bis 65 % ihrer
Länge beträgt. Gemäß jenem
Dokument beträgt
die mögliche
Dichteerhöhung
13 bis 60 %, bezogen auf die Ausgangslänge. Außerdem wird es, je größer die
gewünschte
Dichteerhöhung
wird, schwieriger, sie zu erhalten, wenn die Arbeitsgänge Agglomerieren
(Bildung des Granulats) einerseits und Verdichten andererseits nicht
getrennt werden, indem sie in verschiedenen Vorrichtungen durchgeführt werden.
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In
WO 01/49627 ist ein Verfahren
zur Herstellung eines Granulats gelehrt, das die aufeinanderfolgenden
Stufen Bilden von Fäden,
die eine Vielzahl von Filamenten umfassen, die mit einem ersten
Schlichtevorläufer überzogen
sind, Zerschneiden der Fäden,
Aufbringen einer Lösung
aus einem Bindemittel, das ein Copolymer aus Maleinsäureanhydrid
und einen anderen copolymerisierbaren Monomer umfasst, Dispergieren der
Lösung
auf den Fäden
durch einen ersten Verwirbelungsvorgang in einem ersten Bereich
bis zur Bildung des Granulats und Verdichten des Granulats, indem
es einem zweiten Verwirbelungsvorgang, der weniger stark als der
erste ist, im zweiten Bereich unterworfen wird, umfasst. Dadurch
wird eine Dichteerhö hung
um 13 bis 60 %, bezogen auf die Ausgangskurzfäden, erreicht. Dabei erlaubt
das Vorhandensein eines zweiten Verwirbelungsvorgangs höhere Verdichtungsgrade
von bis zu 60 % höher,
bezogen auf die verwendeten Kurzfäden, zu erhalten.
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Die
Steigerung der Produktivität
zwingt dazu, sehr harte Transportverfahren (beispielsweise den pneumatischen
Transport) zu berücksichtigen,
wobei diese Produktivitätssteigerung
unter anderem sehr gute Fließfähigkeitseigenschaften
erfordert, um hohe Zufuhrgeschwindigkeiten und eine extrem genaue
Dosierung zu gewährleisten.
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Üblicherweise
hat ein herkömmlicher
Kurzfaden eine Länge
von 3 oder 4,5 mm, wobei diese Länge aus
Gründen
eines guten Kompromisses, der zwischen Integrität und Dichte geschlossen wird,
genommen wird. Die Suche nach diesem Kompromiss hat es bis heute
den Produzenten von Fasern für
GFT immer verboten, längere
Fäden (beispielsweise
9 oder 12 mm) in Betracht zu ziehen, da dann Transport und Dosierung solcher
Fäden für die üblichen
Extruder nicht geeignet wären.
Dennoch hätte
diese Vergrößerung der
Länge den
Vorteil, die Restlänge
im Verbundwerkstoff zu erhöhen
und demzufolge die mechanischen Eigenschaften des fertigen Verbundmaterials
zu verbessern. Unter Berücksichtigung
der Entwicklungen bei Extrudern mit Schneckenprofilen, die in der
Lage sind, die größtmöglichen
Längen
beizubehalten, kann somit die Herstellung eines Granulats aus längeren Glasfäden vorgesehen
werden.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glasfadengranulat
durch Umrühren
von Kurzglasfäden
in Gegenwart von 10 bis 25 Gew.-% Wasser, wobei die Fäden mit
einer Schlichte überzogen
worden sind, die ein Organosilan umfasst, das Verfahren ein Umrühren einen
Zeitraum lang sicherstellt, der für eine Dichteerhöhung um
mindestens 67 % ausreicht, von einer Rührvorrichtung zu jedem Zeitpunkt
dieselbe Rührgeschwindigkeit
für die
Fäden oder
das sich bildende Granulat, die (das) sie enthält, sichergestellt wird und das
am Ende gebildete Granulat nach der Trocknung mindestens 95 Gew.-%
und sogar mindestens 99 Gew.-% Glas ent hält, wobei spätestens
während
des Rührens
ein Filmbildner (englisch "film
former") mit den Glasfäden in Berührung kommt.
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In
dem erfindungsgemäß erhaltenen
Granulat ist die Anordnung der "Filamente" inniger als diejenige, die
durch einen einfachen Spinnvorgang unter der Spinndüse erhalten
wird. Dabei ergibt der Formfaktor des Granulats eine optimale Dichte.
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Die
erfindungsgemäß verwendeten
Glasfäden
werden im Allgemeinen durch die aufeinanderfolgenden Stufen hergestellt:
- – Erspinnen
der Filamente aus einer Glasschmelze durch Spinndüsen in einer
feuchten Atmosphäre,
- – Beschichten
der Filamente mit einer flüssigen
Schlichte,
- – Vereinigen
der Filamente zu Fäden
und anschließend
- – Zerschneiden
der Fäden,
um Kurzglasfäden
zu bilden.
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In
diesem Stadium sind die Kurzfäden
feucht. Sie enthalten im Allgemeinen 5 bis 25 Gew.-% Wasser, beispielsweise
5 bis 15 Gew.-% Wasser. Dabei ist es nicht erforderlich, sie zu
trocknen, bevor sie in die erfindungsgemäße Rührstufe gelangen, da diese
Stufe auf jeden Fall in Gegenwart von Wasser durchgeführt werden
muss. Somit wird in der Rührvorrichtung
gegebenenfalls die Wasserergänzung
(bezogen auf das Wasser, das von der Spinnstufe beigetragen wird)
zugegeben, die für
das Erhalten eines Gesamtwassergehaltes (Wasser aus der Spinnstufe
und somit das Wasser aus der Schlichte + in der Rührvorrichtung
zugegebenes Wasser) von 10 bis 25 Gew.-% und vorzugsweise 12 bis
15 Gew.-% der der Rührvorrichtung
zugeführten
Masse erforderlich ist. Dabei ist es möglich und bevorzugt, dass die
Wasserergänzung
nicht zugegeben werden muss (Verringerung der Verschmutzung des
Granulators und Erhöhung
der Ausbeute). Dazu genügt
es, bei einer Feuchtigkeit zu spinnen, die ausreicht, um ein ordnungsgemäßes Granulieren
zu erhalten.
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Die
flüssige
Schlichte umfasst mindestens ein Organosilan. Dieses Organosilan
enthält
im Allgemeinen mindestens eine reaktive Gruppe, die in der Lage
ist, mit den Hydroxylgruppen der Glasoberfläche derart zu reagieren, dass
das modifizierte Organosilan (modifiziert insoweit, als es über seine
reaktiven Gruppen reagiert und somit einen Teil der reaktiven Gruppen
verloren hat) auf die Oberfläche
der Filamente gepfropft wird. Das während des Auftragens der Schlichte
verwendete Organosilan ist im Allgemeinen das hydrolysierte Derivat
eines Alkoxysilans, das seinerseits im Allgemeinen die Trialkoxysilangruppe,
das heißt
-Si(OR)3, wobei R einen Kohlenwasserstoffrest
wie einen Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Butylrest bedeutet, enthält. Das
Organosilan kann somit beispielsweise das hydrolysierte Derivat
einer der folgenden Verbindungen sein:
- – γ-Aminopropyltniethoxysilan
und
- – γ-Glycydoxypropyltrimethoxysil
an.
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Das
Organosilan liegt im Allgemeinen in der Schlichtelösung mit
einem Anteil von 0,05 bis 1 Gew.-% und vorzugsweise 0,2 bis 0,6
Gew.-% vor. Die Schlichtelösung
kann auch weitere Bestandteile wie einen Filmbildner, ein Gleitmittel
und ein Antistatikmittel enthalten. Die flüssige Schlichte kann eine Lösung, eine
Emulsion oder eine Suspension sein.
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Nach
der Stufe des Auftragens der Schlichte werden die Filamente zu Fäden vereinigt,
die im Allgemeinen 10 bis 4000 Filamente umfassen, und anschließend auf
die gewünschte
Länge zerschnitten.
Diese zwei Stufen (Vereinigen und Zerschneiden) sind als solche
dem Fachmann bekannt. Es werden so mit einem Organosilan beschichte
Kurzglasfäden
erhalten.
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Im
Allgemeinen enthalten die verwendeten Kurzfäden weniger als gewichtsbezogene
200 ppm Feingut (das 1 Filament bis 10 agglomerierte Filamente umfasst).
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Die
Rührvorrichtung
kann von jedem beliebigen Typ einer Vorrichtung sein, der in der
Lage ist, das Gemisch, das die Kurzfäden enthält, umzurühren, ohne diese zu beschädigen. Dabei
darf der Rührvorgang nicht
zu stark sein, damit in dem sich bildenden Granulat kein Desagglomerieren
der Fäden
verursacht wird. Durch das Rühren
wird den Kurzfäden
und anschließend
dem sich bildenden Granulat eine wiederholte Bewegung mitgeteilt.
Dabei kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der Vorrichtung beispielsweise
10 bis 50 Umdrehungen pro Minute betragen.
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Vorzugsweise
ist der Rührvorgang
eine Verwirbelung, was bedeutet, dass die Fäden oder die sich bildenden
Körnchen
angehoben werden, um, wobei sie sich um sich selbst drehen, wieder
zurückzufallen,
und dies bis zum Erhalten des gewünschten Granulats. Dabei darf
das Körnchen
sich nicht auflösen,
wenn es wieder hinunterfällt.
Vorzugsweise bewegt der Wirbel die Fäden oder Körnchen, die er enthält, mit
einer linearen Geschwindigkeit von 0,2 bis 1 Meter pro Sekunde,
vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Meter pro Sekunde, und insbesondere etwa
0,5 Meter pro Sekunde. Diese Bewegungsgeschwindigkeit ist diejenige
der Wand der Vorrichtung, die mit den Fäden oder den sich bildenden
Körnchen,
um diese zu bewegen, in Berührung
kommt. Diese lineare Geschwindigkeit kann durch einen Tangensvektor
mit der Antriebswand der Fäden
oder Körnchen
wie den Vektor v in 2 dargestellt werden.
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Der
erfindungsgemäße Rührvorgang
kann in einer einzigen Rührstufe
durchgeführt
werden. Das bedeutet, dass es nicht erforderlich ist, zwei verschiedene
Rührvorrichtungen
verwenden zu müssen,
beispielsweise einerseits für
den Beginn des Rührvorgangs
und andererseits für
das Ende des Rührvorgangs.
Der Rührvorgang
kann somit in einer einzigen Vorrichtung durchgeführt werden.
Außerdem
ist es bei einer einzigen Rührvorrichtung
nicht erforderlich, verschiedene Rührbereiche anzubringen, indem
beispielsweise die Geometrie der Vorrichtung in verschiedenen Zonen
modifiziert wird, wobei die verschiedenen Bereiche den sich bildenden
Körnchen
verschiedene Rührspannungen
mitteilen. Unterschiedliche Rührspannungen
wären beispielsweise
mehr oder weniger starke Verwirbelungen, das heißt die unterschiedliche Geschwindigkeiten
aufweisen. Die Rührvorrichtung
kann somit nur einen einzigen Rührbereich
umfassen. Von Beginn bis Ende des Rührvorgangs können die
Kurzfäden
und die gebildeten oder die sich bildenden Körnchen seitens der Rührvorrichtung
denselben Spannungen unterworfen werden, insbesondere beispielsweise
aufgrund der Tatsache, dass die Rührgeschwindigkeit konstant
ist. So kann die Vorrichtung derart sein, dass sie ein Rühren, insbesondere
ein Verwirbeln, bietet, dessen Geschwindigkeit für alles, was sie enthält, das
heißt
für die
Kurzfäden oder
das sich bildenden Granulat, zu jedem Zeitpunkt gleich ist. Bei
einem Verwirbeln ist die Verwirbelungsgeschwindigkeit im Allgemeinen
höher als
die Umdrehungsgeschwindigkeit der Vorrichtung (Umdrehungen pro Zeiteinheit).
Insbesondere 9 ist zu entnehmen, dass, wenn
die Vorrichtung eine Umdrehung ausführt, die Objekte im Inneren
sich mehrere Male um sich selbst drehen können. Es ist festzustellen,
dass die Vorrichtung alles, was sie enthält, mit derselben Geschwindigkeit
bewegt, da alle diese Objekte denselben Rührspannungen ausgesetzt werden.
Die Vorrichtung kann auch derart sein, dass sie die Fäden oder
das sich bildende Granulat mit einer linearen Geschwindigkeit bewegt,
die von Beginn (im Stadium der Kurzfäden) bis zum Ende der Herstellung
des Granulats konstant ist.
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Die
Herstellung des Granulats kann kontinuierlich in einer Vorrichtung,
die für
ein Umrühren
des Ausgangskurzfadens bis zum fertigen Granulat mit konstanter
Geschwindigkeit sorgt, realisiert werden.
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Die
Vorrichtung kann auch Zwischenwände
enthalten, welche das sich bildendende Granulat führen, um
ein Vermischen des Granulats mit einem geringen Bildungsgrad mit
Granulat mit einem hohen Bildungsgrad zu begrenzen.
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Die
Rühr- und
insbesondere die Wirbelschichtvorrichtung dreht sich im Allgemeinen
um eine Achse und rührt
alles, was sie enthält
(von den Kurzfäden
bis zum Granulat), mit derselben Geschwindigkeit um. Dabei hat die
Vorrichtung zu jedem Zeitpunkt nur eine Rotationsfrequenz (bzw.
eine radiale Umdrehungsgeschwindigkeit). Alles, was sie enthält, wird
von der Vorrichtung mit derselben Geschwindigkeit umgerührt, die im
Allgemeinen höher
als die Verwirbelungsgeschwindigkeit der Objekte im Inneren ist.
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Das
Verwirbeln kann beispielsweise in einem Hohlzylinder durchgeführt werden,
der sich um seine Rotationsachse dreht. Der Querschnitt des Zylinders
kann zylindrisch sein oder eine andere geeignete Form, beispielsweise
eine polygonale wie eine hexagonale, haben. Dabei bildet die Rotationsachse
vorzugsweise mit der Horizontalen einen Winkel von 0 bis 45°. In 1 ist
ein solcher Zylinder gezeigt. Dieser Zylinder umfasst eine röhrenförmige Fläche 1 und
einen Boden 2. In der Abwandlung von 1 hat
der Zylinder eine geringe Tiefe (in Bezug auf seinen Durchmesser)
und kann deshalb auch als Teller bezeichnet werden. Dieser Zylinder hat
eine Rotationsachse XX',
die mit der Horizontalen einen Winkel α bildet. Dieser Zylinder kann
mit einer Umdrehung um seine Rotationsachse von einem Motor 3 angetrieben
werden. Die Kurzfäden
und die anderen Bestandteile des Gemischs sind dafür vorgesehen,
in den Zylinder gefüllt
zu werden. Es ist festzustellen, dass die Fäden verwirbelt werden und einer
Bahn vom Typ derjenigen folgen, die in 2 mit gestrichelten
Pfeilen dargestellt ist, wobei diese Figur den Zylinder, der die
röhrenförmige Fläche 1 und
den Boden 2 umfasst, in Richtung seiner Rotationsachse
gesehen zeigt. In dieser Abwandlung ist es möglich, die Verwirbelungsgeschwindigkeit
während
des Rührvorgangs
gegebenenfalls zu variieren. Jedoch ist es, selbst bei Veränderung der
Geschwindigkeit während
des Rührvorgangs
klar, dass zu jedem Zeitpunkt die Verwirbelungsgeschwindigkeit für alle die
Kurzfäden
und Körnchen,
die zum selben Zeitpunkt in der Vorrichtung enthalten sind, gleich
ist.
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Es
ist möglich,
den Verwirbelungsvorgang zu unterstützen, indem mit einem Hammer
auf die sich drehende Wirbelschichtvorrichtung (Zylinder oder Teller)
geschlagen wird. In 9 ist eine solche Abwandlung gezeigt.
Der Hammer 10 schlägt
regelmäßig auf
die sich drehende Vorrichtung 11, wodurch das Ablösen der Fäden oder
der sich bildenden Körnchen
von der Innenwand der Vorrichtung gefördert wird. Vorzugsweise wirbeln
die in der Vorrichtung enthaltenen Objekte 12 in dem Bereich
von Winkel β mit
etwa 90° zwischen
einer Vertikalen und einer Horizontalen, die beide durch die Rotationsachse
hindurchgehen.
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Bei
einem kontinuierlichen industriellen Verfahren kann der Zylinder
ein Zusammenbau aus mehreren konzentrischen Unterzylindern sein,
die aufeinander befestigt sind, wobei das Granulat über Öffnungen
von einem zum nächsten
fließt.
Ein solcher Zusammenbau ist in 4 gezeigt,
wobei die Bahn des Granulats mit Pfeilen gekennzeichnet ist. In
dieser Abwandlung fließt
das Granulat von einem stromaufwärtigen
Unterzylinder zu einem stromabwärtigen
Unterzylinder, nachdem es eine gewisse Verweilzeit in dem stromaufwärtigen Unterzylinder
verbracht hat, und so fort. Ein solcher Fließvorgang, indem er eine bessere
Trennung der Körnchen
in Abhängigkeit
von ihrer Dichte bewirkt, erlaubt es, die Korngrößenverteilung der Körnchen einzuengen. Außerdem erlaubt
die Vervielfachung der Wege, die Verweilzeit zu verlängern und
somit das Volumen der Granuliervorrichtung gegenüber der pro Zeiteinheit erzeugten
Masse zu optimieren. Die Vorrichtung enthält deshalb hier Zwischenwände, welche
das Granulat während
seiner Bildung leiten, um so weit wie möglich zu verhindern, dass sich
ein Granulat mit niedrigem Bildungsgrad mit einem Granulat mit hohem
Bildungsgrad vermischt. Von einer solchen Vorrichtung wird eine
Verwirbelungsgeschwindigkeit (in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit
der Vorrichtung) bereitgestellt, die für die eintretenden Kurzfäden und
für das
austretende Granulat gleich ist. Selbst wenn alles, was die Vorrichtung
enthält,
mit derselben Geschwindigkeit verwirbelt wird, ist dennoch festzustellen,
dass die verwirbelten Objekte hier auf verschiedenen Radien verteilt werden
und die Umfangsgeschwindigkeit auf jedem Boden sich verändert. Es
ist deshalb erforderlich, dass die Vorrichtung derart dimensioniert
und angetrieben wird, dass die Objekte mit einem großen Durchmesser
nicht daran gehindert werden, aufgrund der Zentrifugalkraft verwirbelt
zu werden, und dass die Objekte mit einem kleinen Durchmesser sich
genügend
schnell drehen, um verwirbelt zu werden. Von dieser Vorrichtung
wird deshalb ein Verwirbeln in Form eines Rührvorgangs bewirkt, ein Verwirbeln,
dessen Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt für die Kurzfäden (am Eingang) und die Körnchen gleich
ist, was die sich bildenden und die austretenden Körnchen einschließt. Gemäß dieser
Abwandlung, die für
eine kontinuierliche Produktion anwendbar ist, wird die Verwirbelungsgeschwindigkeit
im Allgemeinen konstant gehalten. In den 7 und 8 sind
Abwandlungen von Tellern gezeigt. In 7 ist ein
spiralförmiger
Teller gezeigt, wobei eine spiral förmige Zwischenwand parallel
zur Rotationsachse des Tellers fest mit dessen Boden verbunden ist.
Das sich bildende Granulat folgt der von der Zwischenwand aufgezwungenen
spiralförmigen
Bahn. Das Granulat wird in die Mitte gebracht und tritt am Umfang
aus. In 8 ist ein Teller gezeigt, der
eine Vielzahl von konzentrischen Zwischenwänden parallel zur Rotationsachse
des Tellers umfasst, wobei Öffnungen
in den Zwischenwänden
es dem sich bildenden Granulat erlauben, von einem Zwischenraum
zwischen zwei Zwischenwänden
zu einem benachbarten Zwischenraum zu gelangen. Dieser Durchlauf
von einem Zwischenraum zum nächsten
erfolgt von der Mitte bis zum Umfang.
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Somit
kann der Rührvorgang
in einem Zylinder mit der Form eines Tellers durchgeführt werden,
dessen Durchmesser größer als
seine Höhe
ist, wobei der Teller mit parallel zur Rotationsachse verlaufenden
Zwischenwänden
ausgerüstet
ist, die die Verweilzeit des Granulats verlängern. Die Rührvorrichtung
nimmt die Kurzfäden
in der Mitte auf und lässt
das Granulat am Rand des Tellers austreten.
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Bei
einem kontinuierlichen industriellen Verfahren kann auch ein Hohlzylinder
(ein Rohr, wenn der Querschnitt des Zylinders kreisrund ist) mit
einer in Bezug auf die Horizontale geneigten Rotationsachse, der eine
genügend
lange röhrenförmige Fläche umfasst,
damit die Fäden
während
der Umwandlung in ein Granulat sich von einem Ende zum anderen des
Zylinders fortbewegen, verwendet werden. Dabei kann der quer zur Rotationsachse
stehende Querschnitt kreisförmig
sein oder eine beliebige andere geeignete Form haben, beispielsweise
eine polygonale wie eine hexagonale. Dieser Zylinder kann eine konvergierende
oder divergierende leichte Kegelform (beispielsweise 5 %) haben.
Dabei wird die Kegelförmigkeit
als ein prozentuales Verhältnis
(großer
Durchmesser – kleiner
Durchmesser)/Achsenlänge
definiert. Das Prinzip eines solchen Zylinders ist in 3 gezeigt.
Der Zylinder ist mit einem Winkel α in Bezug auf die Horizontale 4 geneigt.
Die Kurzfäden werden
in das Innere des Zylinders durch eine Öffnung 5 gefüllt, die
sich in erhöhter
Position gegenüber
der anderen Öffnung
befindet, wobei die sich in ein Granulat umwandelnden Fäden dann
einer Bahn vom Typ derjenigen folgen, die in 3 gestrichelt
dargestellt ist, und das gebildete Granulat durch die Austrittsöffnung 6 gewonnen
wird, diejenige, die sich in Bezug auf die Eintrittsöffnung 5 in
der unteren Position befindet. Dazu ist festzustellen, dass eine
solche Vorrichtung nur einen einzigen Rührbereich hat, da von Beginn
bis Ende des Rührvorgangs
die Kurzfäden
und anschließend
die sich bildenden Körnchen
durch die Vorrichtung denselben Rührspannungen unterworfen werden.
Der Zylinder kann auch ein Zusammenbau aus mehreren konzentrischen
Unterzylindern sein, die aufeinander befestigt sind, wobei das Granulat über Öffnungen
von einem zum nächsten
fließt.
Ein solcher Zusammenbau ist in 5 gezeigt,
worin die Bahn des Granulats durch Pfeile angegeben ist. In dieser
Abwandlung fließt
das Granulat von einem stromaufwärtigen
Unterzylinder zu einem stromabwärtigen
Unterzylinder, nachdem es eine bestimmte Verweilzeit lang durch
den stromaufwärtigen
Unterzylinder geflossen ist, und so fort. Eine solche Strömung erlaubt
es, indem sie eine bessere Trennung des Granulats in Abhängigkeit
von seiner Dichte bewirkt, die Korngrößenverteilung des Granulats
einzuengen. Die Vorrichtung enthält
somit hier Zwischenwände,
die das Granulat während
seiner Bildung leiten, um soweit wie möglich zu verhindern, dass ein
Granulat mit niedrigem Bildungsgrad sich mit einem Granulat mit
hohem Bildungsgrad vermischt. Auch hier wieder wird von der Vorrichtung
ein Verwirbeln als ein Rührvorgang
bewirkt, ein Verwirbeln, dessen Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt
für die
Kurzfäden
(am Einlass) und das Granulat gleich ist, wobei das sich bildende
Granulat und das austretende Granulat eingeschlossen sind. Auch
hier wieder wird die Verwirbelungsgeschwindigkeit im Allgemeinen
konstant gehalten und kann diese Vorrichtung auch für eine kontinuierliche
Produktion verwendet werden. Die Vorrichtungen in den 3 und 5 sind
Beispiele, bei welchen die lineare Bewegungsgeschwindigkeit der
Fäden und
der Körnchen
während
der gesamten Umwandlung der Fäden
in Körnchen
konstant gehalten werden kann.
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Der
Rührvorgang
kann auch in einem sich drehenden Doppelkegel durchgeführt werden,
wie er in 6 gezeigt ist. Dieser mit einer Öffnung 8 versehene
Doppelkegel 7 wird über
eine Welle 9 in Umdrehung versetzt. Dabei kann die Achse
des Doppelkegels entsprechend dem jeweiligen Vorgang eine variable
Neigung θ annehmen:
Befüllen
mit Kurzfäden: θ = 45°, Wasserzufuhr: θ = 0° und Entnahme
am Ende des Granulierens: θ =
90°. Beispielhaft
kann dieser Doppelkegel mit einer Rotationsgeschwindigkeit um die
Welle 9 von 30 Umdrehungen pro Minute betrieben werden.
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Weiterhin
kann ein Granulierteller, ein an den 2 Enden offener geneigter Zylinder
und ein feststehender Zylinder, in welchem die Fasern durch einen
Wirbeleffekt bewegt werden, verwendet werden.
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Vor
dem Rührvorgang
werden in die Rührvorrichtung
die Bestandteile des für
das Rühren
vorgesehenen Gemischs gefüllt.
Es werden somit zugegeben:
- – die mit Schlichte überzogenen
Kurzfäden,
- – mindestens
ein Filmbildner und
- – Wasser
mit 10 bis 25 Gew.-% der Gesamtmasse dieses Gemischs.
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Die
mit Schlichte überzogenen
Kurzfäden
sind im Allgemeinen feucht und tragen deshalb bereits einen Teil
der für
das erfindungsgemäße Verfahren
erforderlichen 10 bis 25 % Wasser bei.
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Filmbildner
und Wasser werden mit den Glasfäden
spätestens
während
des Rührens
in Berührung
gebracht. Das bedeutet, dass der Filmbildner mit den Glasfäden nach
dem Spinnvorgang, beispielsweise während des Auftragens der Schlichte,
indem er der flüssigen
Schlichte zugegeben wird, oder mit den Glasfäden spätestens unabhängig von
der Stufe des Auftragens der Schlichte durch getrennte Zufuhr zu
der Rührvorrichtung,
und dies im Allgemeinen vor dem Umrühren oder gegebenenfalls während des
Umrührens,
in Berührung gebracht
werden kann.
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Der
Filmbildner kann wenigstens teilweise getrennt von den Kurzfäden zugeführt werden.
Jedoch kann der Filmbildner auch wenigstens teilweise gleichzeitig
mit den Fäden
deshalb, weil er von den Fäden
getragen wird, zugegeben werden. Dies ist insbesondere dann der
Fall, wenn die flüssige
Schlichte den Filmbildner enthält.
Der gesamte Filmbildner, der für
den Rührvorgang
erforderlich ist, kann von den Fäden
nach seinem Aufbringen auf die Fäden
während
des Auftragens der Schlichte beigetragen werden. In diesem Fall
wird nach der Stufe des Auftragens der Schlichte kein zusätzlicher
Filmbildner mehr auf die Fäden
aufgebracht.
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Der
Filmbildner kann mit einem Anteil von 0,3 bis 2 Gew.-% der gesamten
umzurührenden
Masse vorliegen. Er hat die Aufgabe, dem Kurzfaden Kohäsion zu
verleihen (er hält
die Filamente im Kurzfaden zusammen). Jedoch darf der Filmbildner
nicht verhindern, dass sich die Filamente während des Durchlaufs durch
den Extruder voneinander trennen. Dem Fachmann sind verwendbare
Filmbildner bekannt.
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So
kann der Filmbildner aus folgenden Verbindungen ausgewählt werden:
- – Polyester,
- – Polyurethan,
- – Epoxidpolymer,
beispielsweise Bisphenol-A-DiglycidyletherPolymer, und
- – Epoxypolyurethancopolymer.
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Insbesondere
wird Neoxil 962 von DSM verwendet.
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Wie
dem Fachmann bekannt, ist der Filmbildner in Abhängigkeit vom Charakter des
zu verstärkenden Thermoplasts
auszuwählen.
Bei einem Thermoplast vom Typ eines Polyesters wie PBT oder PET
kann ein Filmbildner vom Typ Epoxid, insbesondere ein Bisphenol-A-Diglycidylether-Polymer
(DGEBA), verwendet werden. Bei einem Thermoplast vom Typ Polyamid
kann ein Filmbildner vom Typ Polyurethan verwendet werden.
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Das
Wasser kann wenigstens teilweise getrennt von den Kurzfäden in die
Rührvorrichtung
geleitet werden. Jedoch wird das Wasser im Allgemeinen ebenfalls
wenigstens teilweise gleichzeitig mit den Fäden aufgrund der Tatsache,
dass es nach dem Auftragen der Schlichte von den Fäden getragen
wird, zugeführt. Die
Kurzfäden
werden im Allgemeinen vor der Rührstufe
nicht getrocknet. Das gesamte für
den Rührvorgang erforderliche
Wasser kann auch von den Fäden
nach seinem Auf bringen auf die Fäden,
insbesondere während des
Auftragens der Schlichte, beigetragen werden.
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Wenn
das gesamte für
das erfindungsgemäße Verfahren
erforderliche Wasser nicht von den Fäden zum Zeitpunkt ihrer Zufuhr
zu der Vorrichtung getragen wird, kann das Wasser direkt in die
Rührvorrichtung durch
ein beliebiges geeignetes Mittel, insbesondere durch Aufsprühen/Zerstäuben oder
durch Einleiten von Wasserdampf, zugeführt werden. Dabei ist die Dampfzufuhr
ein bevorzugtes Mittel für
die Wasserzufuhr für den
Fall, in welchem das Wasser direkt der Rührvorrichtung zugeführt werden
muss (ohne von den Fäden
beigetragen zu werden). Dazu ist festzustellen, dass sich die Verwendung
von Wasserdampf in einer höheren
Bildungsgeschwindigkeit und Homogenität des erhaltenen Granulats
ausdrückt.
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Wenn
Wasser der Rührvorrichtung
unabhängig
von den Kurzfäden
zugeführt
werden muss, ist es möglich,
es vor dem Einleiten in die Rührvorrichtung
mit einem anderen Bestandteil, beispielsweise wenigstens einem Teil
des Filmbildners, zu vermischen. Dies hat einen Vorteil für den Fall,
in welchem es nicht erwünscht
ist, den Filmbildner auf die Fäden
während
des Auftragens der Schlichte aufzubringen, beispielsweise aus Gründen einer
Toxizität,
die sich nicht mit den Vorgängen
Spinnen/Auftragen der Schlichte verträgt, oder auch, wenn der Filmbildner
mit einem anderen Bestandteil der Schlichtezusammensetzung reaktionsfähig oder
für die
Stabilität
der Schlichteemulsion schädlich
ist.
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Von
der Schlichte kann deshalb auf der Oberfläche der Fäden ein Teil oder die Gesamtheit
der Menge aus Filmbildner und gesamtem erforderlichem Wasser beigetragen
werden. Typischerweise wird entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
die gesamte erforderliche Menge des Filmbildners zu der flüssigen Schlichte
der Fäden
zugegeben, wobei es nicht mehr notwendig ist, ihn nach dem Auftragen
der Schlichte zuzugeben. Dies ist, da das gesamte Verfahren vereinfacht
wird, und deshalb vorteilhaft, da, wenn ein Filmbildner in einer
Stufe nach dem Auftragen der Schlichte, beispielsweise durch Aufsprühen, zugegeben
werden muss, die Risiken, die der Handhabung dieser Art eines Mittels
eigen sind, beispielsweise Verstopfung der Sprühdüsen, eingegangen werden müssen. Außerdem wäre es, wenn
es in einer solchen Stufe nach dem Auftragen der Schlichte erwünscht ist,
einen Teil des erforderlichen Wassers gemischt mit dem Filmbildner
zuzugeben, nicht möglich,
für diesen
Zusatz Wasserdampf zu verwenden.
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Von
der Schlichte wird zwangsläufig
wenigstens ein Teil des erforderlichen Wassers, wenn nicht sogar das
gesamte Wasser, beigetragen. Im Allgemeinen wird auch Wasser direkt
in die Rührvorrichtung
unabhängig von
den Fäden
eingeleitet. Die Fäden
tragen im Allgemeinen Wasser mit einem Anteil von 5 bis 15 Gew.-% der
gesamten umzurührenden
Masse bei, und im Allgemeinen wird das Wasser der Rührvorrichtung
direkt mit einem Anteil von 5 bis 10 Gew.-% der gesamten umzurührenden
Masse derart zugeführt,
dass die gesamte umzurührende
Masse 10 bis 25 Gew.-% und vorzugsweise 12 bis 15 Gew.-% Wasser
enthält.
Dabei handelt es sich insbesondere um reines Wasser, d.h. ein solches,
das mindestens 99 % Wasser enthält.
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Somit
wird in einer bevorzugten Abwandlung des Verfahrens von der Schlichte
der gesamte Filmbildner und wenigstens ein Teil des Wassers beigetragen,
und es wird einfach direkt der Rührvorrichtung
das ergänzende
Wasser entsprechend den Anteilen, die angegeben worden sind, zugeführt. Die
Schlichte ist somit im Allgemeinen "komplett", was bedeutet, dass sie alle Bestandteile
einer herkömmlichen
Schlichte unter Berücksichtigung
der vorgesehenen Verwendung enthält
und es im Allgemeinen nicht mehr erforderlich ist, einen dieser
Bestandteile nach dem Auftragen der Schlichte, außer gegebenenfalls
Wasser, zuzugeben.
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Die
Verweilzeit der Fäden
in der Rührvorrichtung,
um das Granulat zu erhalten, beträgt im Allgemeinen mindestens
2 min, allgemeiner mindestens 4 min, und noch allgemeiner mindestens
8 min, beispielsweise 10 min. Dabei ist es möglich, den Rührvorgang
einen längeren
Zeitraum durchzuführen,
wobei dies jedoch nicht erforderlich ist. So kann der Rührvorgang
innerhalb eines Zeitraums von unter 15 min durchgeführt werden. Der
Rührvorgang
wird einen Zeitraum lang durchgeführt, der für das Erhalten der gewünschten
Dichte des Granulats ausreichend ist.
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Der
Rührvorgang
wird im Allgemeinen bei Umgebungstemperatur durchgeführt.
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Die
Innenfläche
der Rührvorrichtung
ist vorzugsweise hydrophob. Vorzugsweise ist die Innenfläche der
Rührvorrichtung
auch abriebbeständig.
Vorzugsweise ist die Innenfläche
der Rührvorrichtung
ausreichend gleitfähig
gegenüber
den sich bewegenden Glasfäden.
Solche Eigenschaften können
mit einer Beschichtung erreicht werden. Diese Beschichtung kann
aus einem hydrophoben Polymer wie PTFE oder PVDF bestehen. Es ist
festgestellt worden, dass die sich bewegenden Fäden eine geringe Neigung haben,
an den Wänden
festzukleben, wenn die Vorrichtung eine Innenfläche aus einem solchen Material
umfasst, was sich in einer höheren
Ausbeute bemerkbar macht. Vorzugsweise hat die Innenfläche eine
geeignete Rauhtiefe, beispielsweise eine Ra von
1,5.
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Die
Kurzfäden
agglomerieren, indem sie sich während
des Umrührens
nebeneinander anordnen, wobei sich ohne Veränderung ihrer Länge Körnchen bilden.
Somit weisen die Körnchen
im Wesentlichen die Form von Zylindern mit einer Länge auf,
die im Wesentlichen gleich derjenigen der längsten zugeführten Ausgangsfäden ist.
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Es
können
Kurzfäden
mit einer Länge
von 1,5 bis 25 mm, insbesondere 2 bis 25 mm wie 2 bis 15 mm, und
insbesondere 3 mm, 4,5 mm, 5 mm, 9 mm oder 12 mm verwendet werden.
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Es
können
auch als Fäden
ein Gemisch aus Fäden
mit unterschiedlicher Länge
verwendet werden.
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Die
Ausgangskurzfäden
können
auch Feingut enthalten, da dieses am Granuliervorgang teilnimmt, wobei
es agglomeriert und sich in die Körnchen einbaut.
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Die
in den Fäden
enthaltenen Filamente können
einen Durchmesser von 5 bis 24 um haben.
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Der
Rührvorgang
wird einen Zeitraum lang durchgeführt, der für das Erhalten des gewünschten
Durchmessers der Körnchen
oder die gewünschte
Erhöhung
der Dichte ausreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung
eines Granulats, dessen Dichte um mindestens 35 %, sogar mindestens
50 %, sogar mindestens 67 %, sogar mindestens 80 %, sogar mindestens
100 %, sogar mindestens 130 % und sogar mindestens 200 % höher als
die Dichte der Ausgangskurzfäden
ist. Im Allgemeinen wird ein Dichtemaximum erhalten, wenn der Durchmesser
der Körnchen
einen Wert von im Wesentlichen gleich ihrer Länge erreicht.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt die Herstellung eines Granulats, das einen geringen Glühverlust
(englisch "LOI", "loss an ignition") besitzt. Das ist
auf die Tatsache zurückzuführen, dass
es möglich
ist, erfindungsgemäß kleine
Mengen an organischen Verbindungen wie Organosilan oder Filmbildner
zu verwenden. So kann das erfindungsgemäße Granulat einen Glühverlust
von unter 0,8 % und sogar von unter 0,5 %, beispielsweise von 0,1
bis 0,5 %, und insbesondere von 0,2 bis 0,4 % haben.
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Das
fertige Körnchen
kann als ein Objekt definiert werden, das durch den innigen Kontakt
einer Vielzahl paralleler Glasfilamente mit einem Einzeldurchmesser
von 5 bis 24 μm
gebildet wird, wobei diese Filamente alle denselben Nenndurchmesser
oder auch verschiedene Nenndurchmesser haben. Dabei kann die Anzahl
der in einem Körnchen
enthaltenen Filamente insbesondere 50 000 bis 500 000 je nach dem
Durchmesser der Filamente, beispielsweise 360 000 bis 500 000, betragen.
Die Übereinanderanordnung
der Filamente in den Körnchen
ist kompakt. In Tabelle 2 sind Beispiele für Granulate angegeben, die
durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhalten werden können. Tabelle 2
| Durchmesser
der Filamente (μm) | Anzahl
Filamente | Durchmesser
der fertigen Körnchen
(mm) |
| 5 | 5000 | 0,4 |
| 5 | 500000 | 3,5 |
| 24 | 50000 | 5,4 |
| 24 | 500000 | 17,0 |
| 5 | 5000 | 0,4 |
| 5 | 50000 | 1,1 |
| 5 | 200000 | 2,2 |
| 10 | 5000 | 0,7 |
| 10 | 50000 | 2,2 |
| 10 | 200000 | 4,5 |
| 24 | 5000 | 1,7 |
| 24 | 50000 | 5,4 |
| 24 | 200000 | 10,7 |
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Die
Körnchen
liegen im Allgemeinen in einer im Wesentlichen zylindrischen Form
mit einem ungefähren
Durchmesser von 1 bis 10 mm vor. Bei einigen sehr großen Körnchen unter
den anderen kann unter der Lupe gegebenenfalls erscheinen, dass
sie von zwei oder drei fest miteinander verbundenen Zylindern gebildet werden.
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Bei
Körnchen
mit einer Länge
von mindestens 9 mm und größer kann
der Zylinder in manchen Fällen etwas
verformt sein, wobei sich die Filamente nicht über ihre gesamte Länge miteinander
in Berührung
befinden, sondern einen Gleitvorgang entlang ihrer Achse erfahren
haben, was bewirkt, dass die Körnchen
dann eine Länge
besitzen, die wesentlich größer als
diejenige der Ausgangskurzfäden
ist. Bei einer Länge
der Basiskurzfäden
(die zu Beginn verwendet werden) von 12 mm können die Körnchen so sich zur Form von
Spitzen mit bis zu 16 mm verlängern.
Diese Körnchen
enthalten somit einen im Wesentlichen zylindrischen mittigen Körper, wobei
sich jede Basis des Zylinders durch eine Spitze verlängert, wie
bei einer Olive. So kann bei Körnchen
mit einer Länge
von mindestens 9 mm ihre Länge
um mindestens 10 % größer als
diejenige der Ausgangskurzfäden
und somit der Filamente, die sie enthalten, sein.
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Das
Granulat hat im Allgemeinen eine Schüttdichte, die um mindestens
67 % größer als
die Schüttdichte
der Ausgangskurzfäden
ist. Die Körnchen
haben im Allgemeinen im Wesentlichen dieselbe Länge wie die Ausgangskurzfäden, vor
allem, wenn die Länge
dieser Körnchen
weniger als 9 mm beträgt.
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Die
Körnchen
umfassen eine Schlichte, die für
die Verstärkung
der thermoplastischen Materialien geeignet ist und im Allgemeinen
auf die Fäden
vor dem Zerschneiden zu Kurzfäden
aufgetragen worden ist.
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Dabei
ist es nicht erforderlich, eine Polymerhülle um die Körnchen zu
bilden, um diese zu umkapseln. Die Integrität der erfindungsgemäß hergestellten
Körnchen
ist ausreichend, um diese als solche nach dem Trocknen zu verwenden.
Sie können
somit als solche (getrocknet) verwendet werden, um einem Extruder (oder
einem beliebigen anderen geeigneten Mischer) zugeführt zu werden,
der außerdem
mit einem Thermoplast (beispielsweise PE, PP, PS), der im Allgemeinen
ebenfalls in Form eines Granulats vorliegt, versorgt wird. Die Tatsache,
dass sie nicht umkapselt sind, bewirkt, dass sie sich während ihrer
Verwendung für
die Bildung des Gemischs mit dem Thermoplast leichter aufspalten
lassen.
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Beispiele für ein diskontinuierliches
Granulieren
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2000
g Kurzfäden
mit einer Dichte (siehe Tabelle 1) wurden in den Doppelkegel von 6,
der ein Innenvolumen von 11,5 Liter hatte, gefüllt. Diese Fäden umfassten
etwa 800 bis 4000 Filamente mit 10 μm, die während des Spinnvorgangs mittels
einer herkömmlichen
Auftragswalze mit einer flüssigen
Schlichte überzogen
worden waren, die ein Organosilan, das Hydrolysederivat des γ-Aminopropyltriethoxysilans,
das unter der Bezeichnung A1100 von Crompton- OSI vertrieben wird, und einen Filmbildner
vom Typ Bisphenol-A-Diglycidylether-Polymer umfasste. Diese Fäden enthielten
x Gew.-% Wasser (siehe Tabelle 1). Ihr Glühverlust betrug y Gew.-%. Anschließend wurde
die Wassermenge, die zum Erhalten des gewünschten Feuchtigkeitsgrads (siehe
Tabelle 1) erforderlich war, entweder in Form von Wasserdampf ("V" in Tabelle 1) oder durch Aufsprühen ("P" in Tabelle 1) zugegeben. Nach Schließen des
Deckels wurde der Doppelkegel in Position θ = 45° gebracht und die Vorrichtung
10 min in eine kontinuierliche Rotation mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit
von 30 Umdrehungen pro Minute versetzt.
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Die
hauptsächlichen
Kennwerte dieser Beispiele werden in Tabelle 1 mitgeteilt (Herstellungsbedingungen
und Ergebnisse). In dieser Tabelle sind angegeben:
- – die
Kennwerte der Ausgangskurzfäden,
nämlich:
– ihre Länge "L" in mm,
– ihre Dichte, gemessen gemäß der Methode
von ISO 15100,
– ihr
Wassergehalt "x" in Gew.-%,
– ihr Glühverlust "y" in Gew.-%,
- – die
Art und Weise der Wasserzugabe, nämlich:
– mittels
Dampf "V" oder Aufsprühen "P",
– die zugesetzte Wassermenge
in Gew.-% der gesamten umzurührenden
Masse,
- – der
gesamte Wassergehalt während
des Umrührens,
- – die
Kennwerte der fertigen Körnchen,
nämlich:
– ihre Länge "L" in mm und
– ihre Dichte, gemessen gemäß der Methode
von ISO 15100, und die Dichteerhöhung
zwischen der Dichte der Ausgangskurzfäden und den Körnchen.
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Beispiel für ein kontinuierliches Granulieren
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Durch
die in 10 dargestellte Vorrichtung
wurde ein Granulat hergestellt. Nach dem Spinnen, bei welchem die
Fasern mit einer Schlichte überzogen
worden waren, wurden die Fäden
zerschnitten und die Kurzfäden
bis zur Granuliervorrichtung, die die Form eines Rohres hatte, befördert, und
wurde das Granulat bis zum Trocknen und anschließend zum Klassieren befördert und
danach verpackt.
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Die
Herstellungsbedingungen waren Folgende:
| Spinnen: | Spinndüse mit 1200
Löchern |
| | Ausstoß 650 kg/Tag |
| | Filamentdurchmesser:
10 μm |
| Kurzfäden: | Schneidläuge: 4,5
mm |
| | Glühverlust:
0,69 % |
| | Feuchtigkeit
beim Zerschneiden: 14,5 % |
| Granulieren: | Granulierrohr
mit einer Länge
von 3,30 m |
| | 0
des Granulierrohrs: 240 mm |
| | Rohrneigung
1,9° |
| | Umdrehungsgeschwindigkeit
40/Umdrehungen/min |
| | Hilfssystem
für das
Verwirbeln (Hammer) |
| | 2
Schläge/Umdrehung |
| | Verweilzeit:
2 min |
| Trocknen: | Schwingwirbelschicht
bei 180 °C |
| | Verweilzeit
2 min. |
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Die
Kurzfäden
wurden in das sich bewegende Rohr direkt mit der für das Granulieren
richtigen Feuchtigkeit geschickt. In Tabelle 3 sind die Ergebnisse
zusammengefasst: Tabelle 3
| ∅ Filamente (μm) | Länge der Filamente | Feuchtigkeit (Gew.-%) | Dichte | Glühverlust | Dichteerhöhung durch
das Granulieren | Mittlerer Durchmesser der
Körnchen
(mm) | Anzahl
der Filamente pro Körnchen |
| 10 | 4,5 | 14,54 | 0,87 | 0,69 | 61
% | 2,6 | 70000 |
| 10 | 4,5 | 12,82 | 0,95 | 0,60 | 60
% | 2,8 | 80000 |
| 10 | 4,5 | 12,5 | 0,8 | 0,66 | 62
% | 3,2 | 100000 |
| 10 | 4,5 | 13 | 0,93 | 0,58 | 70
% | 4,5 | 200000 |
| 17 | 12 | 13,5 | 0,71 | 0,81 | 200
% | 2,3 | 17000 |
-
